数据库系统概论王珊萨师煊第四章数据库安全性.ppt

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1、数据库系统概论数据库系统概论An Introduction to Database System第四章第四章 数据库安全性数据库安全性国脉信息学院数据库系统概论 数据库安全性l问题的提出数据库的一大特点是数据可以共享数据共享必然带来数据库的安全性问题数据库系统中的数据共享不能是无条件的共享例：军事秘密、国家机密、新产品实验数据、市场需求分析、市场营销策略、销售计划、客户档案、医疗档案、银行储蓄数据数据库安全性数据库安全性国脉信息学院数据库系统概论第四章数据库安全性4.1 计算机安全性概述计算机安全性概述4.2 数据库安全性控制数据库安全性控制4.3 视图机制视图机制4.4 审计（审计（Audi

2、t）4.5 数据加密数据加密4.6 统计数据库安全性统计数据库安全性4.7 小结小结国脉信息学院数据库系统概论4.1计算机安全性概述4.1.1 计算机系统的三类安全性问题计算机系统的三类安全性问题 4.1.2 安全标准简介安全标准简介国脉信息学院数据库系统概论4.1.1计算机系统的三类安全性问题l计算机系统安全性为计算机系统建立和采取的各种安全保护措施，以保护计算机系统中的硬件、软件及数据，防止其因偶然或恶意的原因使系统遭到破坏，数据遭到更改或泄露等。国脉信息学院数据库系统概论计算机系统的三类安全性问题（续）l三类计算机系统安全性问题技术安全类管理安全类政策法律类国脉信息学院数据库系统概论4.

3、1计算机安全性概论4.1.1 计算机系统的三类安全性问题计算机系统的三类安全性问题 4.1.2 安全标准简介安全标准简介国脉信息学院数据库系统概论4.1.2安全标准简介lTCSEC标准lCC标准国脉信息学院数据库系统概论安全标准简介（续）信息安全标准的发展历史 国脉信息学院数据库系统概论安全标准简介（续）lTCSEC/TDI标准的基本内容TCSEC/TDI，从四个方面来描述安全性级别划分的指标安全策略责任保证文档国脉信息学院数据库系统概论TCSEC/TDI安全级别划分lTCSEC/TDI安全级别划分安安 全全 级级 别别 定定 义义 A1验证设计（验证设计（Verified Design）B3

4、安全域（安全域（Security Domains）B2结构化保护（结构化保护（Structural Protection）B1标记安全保护（标记安全保护（Labeled Security Protection）C2受控的存取保护受控的存取保护（Controlled Access Protection）C1自主安全保护自主安全保护（Discretionary Security Protection）D最小保护（最小保护（Minimal Protection）国脉信息学院数据库系统概论TCSEC/TDI安全级别划分（续）按系统可靠或可信程度逐渐增高各安全级别之间：偏序向下兼容国脉信息学院数据库系统

5、概论TCSEC/TDI安全级别划分（续）lB2以上的系统还处于理论研究阶段应用多限于一些特殊的部门，如军队等美国正在大力发展安全产品，试图将目前仅限于少数领域应用的B2安全级别下放到商业应用中来，并逐步成为新的商业标准国脉信息学院数据库系统概论CClCC提出国际公认的表述信息技术安全性的结构把信息产品的安全要求分为安全功能要求安全保证要求国脉信息学院数据库系统概论CC（续）lCC文本组成简介和一般模型安全功能要求安全保证要求国脉信息学院数据库系统概论CC（续）lCC评估保证级划分评估保证级定义TCSEC安全级别（近似相当）EAL1功能测试（functionally tested）EAL2结构测

6、试（structurally tested）C1EAL3系统地测试和检查（methodically tested and checked）C2EAL4系统地设计、测试和复查（methodically designed，tested，and reviewed）B1EAL5半形式化设计和测试（semiformally designed and tested）B2EAL6半形式化验证的设计和测试（semiformally verified design and B3tested）EAL7形式化验证的设计和测试（formally verified design and tested）A1国脉信息学院数

7、据库系统概论第四章数据库安全性4.1 计算机安全性概述计算机安全性概述4.2 数据库安全性控制数据库安全性控制4.3 视图机制视图机制4.4 审计（审计（Audit）4.5 数据加密数据加密4.6 统计数据库安全性统计数据库安全性4.7 小结小结国脉信息学院数据库系统概论4.2数据库安全性控制概述l非法使用数据库的情况编写合法程序绕过DBMS及其授权机制直接或编写应用程序执行非授权操作通过多次合法查询数据库从中推导出一些保密数据国脉信息学院数据库系统概论4.2数据库安全性控制概述通过多次合法查询数据库从中推导出一些保密数通过多次合法查询数据库从中推导出一些保密数据据例：某数据库应用系统禁止查询

8、单个人的工资，但例：某数据库应用系统禁止查询单个人的工资，但允许查任意一组人的平均工资。用户甲想了解张允许查任意一组人的平均工资。用户甲想了解张三的工资，于是他：三的工资，于是他：首先查询包括张三在内的一组人的平均工资首先查询包括张三在内的一组人的平均工资 然后查用自己替换张三后这组人的平均工资然后查用自己替换张三后这组人的平均工资 从而推导出张三的工资从而推导出张三的工资破坏安全性的行为可能是无意的，故意的，恶意破坏安全性的行为可能是无意的，故意的，恶意的。的。国脉信息学院数据库系统概论数据库安全性控制概述（续）计算机系统中，安全措施是一级一级层层设置计算机系统的安全模型 应用应用DBMSO

9、SDB 低低 高高安全性控制层次安全性控制层次用户标识用户标识和鉴定和鉴定 存取控制存取控制审计审计视图视图 操作系统操作系统 安全保护安全保护 密码存储密码存储 方法：方法：国脉信息学院数据库系统概论数据库安全性控制概述（续）l数据库安全性控制的常用方法用户标识和鉴定存取控制视图审计密码存储国脉信息学院数据库系统概论4.2数据库安全性控制4.2.1 用户标识与鉴别用户标识与鉴别4.2.2 存取控制存取控制4.2.3 自主存取控制方法自主存取控制方法4.2.4 授权与回收授权与回收4.2.5 数据库角色数据库角色4.2.6 强制存取控制方法强制存取控制方法国脉信息学院数据库系统概论4.2.1用

10、户标识与鉴别l用户标识与鉴别（Identification&Authentication）系统提供的最外层安全保护措施国脉信息学院数据库系统概论4.2.1用户标识与鉴别基本方法基本方法l系统提供一定的方式让用户标识自己的名系统提供一定的方式让用户标识自己的名字或身份；字或身份；l系统内部记录着所有合法用户的标识；系统内部记录着所有合法用户的标识；l每次用户要求进入系统时，由系统核对用每次用户要求进入系统时，由系统核对用户提供的身份标识；户提供的身份标识；l通过鉴定后才提供机器使用权。通过鉴定后才提供机器使用权。l用户标识和鉴定可以重复多次用户标识和鉴定可以重复多次国脉信息学院数据库系统概论用户

11、标识与鉴别（续）l用户标识用户标识l口令口令系统核对口令以鉴别用户身份系统核对口令以鉴别用户身份 l用户名和口令易被窃取用户名和口令易被窃取n每个用户预先约定好一个每个用户预先约定好一个计算过程计算过程或者或者函数函数系统提供一个随机数系统提供一个随机数用户根据自己预先约定的计算过程或者函数进行计算用户根据自己预先约定的计算过程或者函数进行计算系统根据用户计算结果是否正确鉴定用户身份系统根据用户计算结果是否正确鉴定用户身份l有些有些DBMS除了访问除了访问DBMS的账号外，为了访问的账号外，为了访问制定的数据库，还需要另外的账号制定的数据库，还需要另外的账号国脉信息学院数据库系统概论4.2数据

12、库安全性控制4.2.1 用户标识与鉴别用户标识与鉴别4.2.2 存取控制存取控制4.2.3 自主存取控制方法自主存取控制方法4.2.4 授权与回收授权与回收4.2.5 数据库角色数据库角色4.2.6 强制存取控制方法强制存取控制方法国脉信息学院数据库系统概论4.2.2存取控制l存取控制机制组成定义用户权限合法权限检查l用户权限定义和合法权检查机制一起组成了DBMS的安全子系统国脉信息学院数据库系统概论存取控制（续）l常用存取控制方法常用存取控制方法自主存取控制（自主存取控制（Discretionary Access Control，简称，简称DAC）：用户对不同的数据对象有不同的存取权限，不）

13、：用户对不同的数据对象有不同的存取权限，不同用户对同一对象有不同的权限，可转授用户存取权限。同用户对同一对象有不同的权限，可转授用户存取权限。l C2级级l 灵活灵活强制存取控制（强制存取控制（Mandatory Access Control，简称，简称 MAC）：每一数据对象标以一定密级，每一用户对应某）：每一数据对象标以一定密级，每一用户对应某一级别的许可证，只有具有合法许可证的用户才可以存取一级别的许可证，只有具有合法许可证的用户才可以存取某一对象。某一对象。lB1级级l严格严格国脉信息学院数据库系统概论存取控制（续）l常用存取控制方法常用存取控制方法自主存取控制自主存取控制DAC：l同

14、一用户对于不同的数据对象有不同的存取权限同一用户对于不同的数据对象有不同的存取权限l不同的用户对同一对象也有不同的权限不同的用户对同一对象也有不同的权限l用户还可将其拥有的存取权限转授给其他用户用户还可将其拥有的存取权限转授给其他用户国脉信息学院数据库系统概论存取控制（续）l常用存取控制方法常用存取控制方法强制存取控制强制存取控制MACl每一个数据对象被标以一定的密级每一个数据对象被标以一定的密级l每一个用户也被授予某一个级别的许可证每一个用户也被授予某一个级别的许可证l对于任意一个对象，只有具有合法许可证的用户对于任意一个对象，只有具有合法许可证的用户才可以存取才可以存取国脉信息学院数据库系

15、统概论4.2数据库安全性控制4.2.1 用户标识与鉴别用户标识与鉴别4.2.2 存取控制存取控制4.2.3 自主存取控制方法自主存取控制方法4.2.4 授权与回收授权与回收4.2.5 数据库角色数据库角色4.2.6 强制存取控制方法强制存取控制方法国脉信息学院数据库系统概论4.2.3自主存取控制方法l定义存取权限定义存取权限存取权限存取权限l 存取权限由两个要素组成存取权限由两个要素组成数据对象数据对象操作类型操作类型国脉信息学院数据库系统概论4.2.3自主存取控制方法国脉信息学院数据库系统概论4.2.3自主存取控制方法l通过SQL的GRANT语句和REVOKE语句实现l用户权限组成n数据对象

16、n操作类型l定义用户存取权限：定义用户可以在哪些数据库对象上进行哪些类型的操作l定义存取权限称为授权国脉信息学院数据库系统概论自主存取控制方法（续）l关系数据库系统中存取控制对象对象类型对象操 作 类 型数据库模式CREATE SCHEMA基本表CREATE TABLE，ALTER TABLE模式视图CREATE VIEW索引CREATE INDEX数据基本表和视图SELECT，INSERT，UPDATE，DELETE，REFERENCES，ALL PRIVILEGES数据属性列SELECT，INSERT，UPDATE，REFERENCESALL PRIVILEGES关系数据库系统中的存取权限

17、 国脉信息学院数据库系统概论4.2数据库安全性控制4.2.1 用户标识与鉴别用户标识与鉴别4.2.2 存取控制存取控制4.2.3 自主存取控制方法自主存取控制方法4.2.4 授权与回收授权与回收4.2.5 数据库角色数据库角色4.2.6 强制存取控制方法强制存取控制方法国脉信息学院数据库系统概论4.2.4授权与回收一、一、GRANTlGRANT语句的一般格式：GRANT,.ONTO,.WITHGRANTOPTION;l语义：将对指定操作对象的指定操作权限授予指定的用户国脉信息学院数据库系统概论GRANT（续）发出GRANT：DBA数据库对象创建者（即属主Owner）拥有该权限的用户按受权限的用

18、户一个或多个具体用户PUBLIC（全体用户）国脉信息学院数据库系统概论WITHGRANTOPTION子句lWITHGRANTOPTION子句:指定：可以再授予没有指定：不能传播l不允许循环授权国脉信息学院数据库系统概论例题 例1 把查询Student表权限授给用户U1GRANTSELECTONTABLEStudentTOU1;国脉信息学院数据库系统概论例题（续）例2把对Student表和Course表的全部权限授予用户U2和U3GRANTALLPRIVILIGESONTABLEStudent,CourseTOU2,U3;国脉信息学院数据库系统概论例题（续）例3把对表SC的查询权限授予所有用户G

19、RANTSELECTONTABLESCTOPUBLIC;国脉信息学院数据库系统概论例题（续）例4把查询Student表和修改学生学号的权限授给用户U4GRANTUPDATE(Sno),SELECTONTABLEStudentTOU4;l对属性列的授权时必须明确指出相应属性列名国脉信息学院数据库系统概论例题（续）例5把对表SC的INSERT权限授予U5用户，并允许他再将此权限授予其他用户GRANTINSERTONTABLESCTOU5WITHGRANTOPTION;国脉信息学院数据库系统概论传播权限执行例5后，U5不仅拥有了对表SC的INSERT权限，还可以传播此权限：例6GRANTINSERT

20、ONTABLESCTOU6WITHGRANTOPTION;同样，U6还可以将此权限授予U7：例7GRANTINSERTONTABLESCTOU7;但U7不能再传播此权限。国脉信息学院数据库系统概论传播权限（续）下表是执行了例1到例7的语句后，学生-课程数据库中的用户权限定义表授权用户名被授权用户名数据库对象名允许的操作类型能否转授权DBAU1关系StudentSELECT不能DBAU2关系StudentALL不能DBAU2关系CourseALL不能DBAU3关系StudentALL不能DBAU3关系CourseALL不能DBAPUBLIC关系SCSELECT不能DBAU4关系StudentSE

21、LECT不能DBAU4属性列Student.SnoUPDATE不能DBAU5关系SCINSERT能U5U6关系SCINSERT能U6U7关系SCINSERT不能国脉信息学院数据库系统概论授权与回收（续）二、二、REVOKEl授予的权限可以由DBA或其他授权者用REVOKE语句收回lREVOKE语句的一般格式为：REVOKE,.ONFROM,.;国脉信息学院数据库系统概论REVOKE（续）例8把用户U4修改学生学号的权限收回REVOKEUPDATE(Sno)ONTABLEStudentFROMU4;国脉信息学院数据库系统概论REVOKE（续）例9收回所有用户对表SC的查询权限REVOKESELE

22、CTONTABLESCFROMPUBLIC;国脉信息学院数据库系统概论REVOKE（续）例10把用户U5对SC表的INSERT权限收回REVOKEINSERTONTABLESCFROMU5CASCADE;将用户U5的INSERT权限收回的时候必须级联（CASCADE）收回系统只收回直接或间接从U5处获得的权限国脉信息学院数据库系统概论REVOKE（续）执行例8到例10的语句后，学生-课程数据库中的用户权限定义表授权用户名被授权用户名数据库对象名允许的操作类型能否转授权DBAU1关系StudentSELECT不能DBAU2关系StudentALL不能DBAU2关系CourseALL不能DBAU3

23、关系StudentALL不能DBAU3关系CourseALL不能DBAU4关系StudentSELECT不能国脉信息学院数据库系统概论小结:SQL灵活的授权机制lDBA：拥有所有对象的所有权限不同的权限授予不同的用户l用户：拥有自己建立的对象的全部的操作权限GRANT：授予其他用户l被授权的用户“继续授权”许可：再授予l所有授予出去的权力在必要时又都可用REVOKE语句收回国脉信息学院数据库系统概论授权与回收（续）三、创建数据库模式的权限三、创建数据库模式的权限 lDBA在创建用户时实现lCREATEUSER语句格式CREATEUSERWITHDBA|RESOURCE|CONNECT国脉信息学

24、院数据库系统概论授权与回收（续）拥有的权限可否执行的操作CREATE USERCREATE SCHEMACREATE TABLE登录数据库 执行数据查询和操纵DBA可以可以可以可以RESOURCE不可以不可以不可以不可以CONNECT不可以不可以不可以可以，但必须拥有相应权限权限与可执行的操作对照表 国脉信息学院数据库系统概论授权与回收（续）一个用户拥有权限的一个用户拥有权限的充分必要条件是在权充分必要条件是在权限图中从根结点到该限图中从根结点到该用户结点存在一条路用户结点存在一条路径径 国脉信息学院数据库系统概论授权的一些其他问题l如果一个用户创建了一个对象（关系视如果一个用户创建了一个对象

25、（关系视图角色），则拥有对此基表的全部权限图角色），则拥有对此基表的全部权限（包括授予别人权限的权限）！（包括授予别人权限的权限）！lSQL授权的一些缺陷：授权的一些缺陷：不能实现元组级的授权（可以通过视图不能实现元组级的授权（可以通过视图或触发器来实现）或触发器来实现）l视图的一些问题视图的一些问题国脉信息学院数据库系统概论4.2数据库安全性控制4.2.1 用户标识与鉴别用户标识与鉴别4.2.2 存取控制存取控制4.2.3 自主存取控制方法自主存取控制方法4.2.4 授权与回收授权与回收4.2.5 数据库角色数据库角色4.2.6 强制存取控制方法强制存取控制方法国脉信息学院数据库系统概论4.

26、2.5数据库角色l数据库角色：被命名的一组与数据库操作数据库角色：被命名的一组与数据库操作相关的权限相关的权限角色是权限的集合角色是权限的集合 可以为一组具有相同权限的用户创建一个角色可以为一组具有相同权限的用户创建一个角色简化授权的过程简化授权的过程国脉信息学院数据库系统概论数据库角色l一、角色的创建一、角色的创建CREATE ROLE l二、给角色授权二、给角色授权 GRANT ，ON 对象名对象名 TO，国脉信息学院数据库系统概论数据库角色l三、将一个角色授予其他的角色或用户三、将一个角色授予其他的角色或用户GRANT ，TO ，WITH ADMIN OPTION l四、角色权限的收回四

27、、角色权限的收回 REVOKE，ON FROM，国脉信息学院数据库系统概论数据库角色（续）例11通过角色来实现将一组权限授予一个用户。步骤如下：1.首先创建一个角色R1CREATEROLER1；2.然后使用GRANT语句，使角色R1拥有Student表的SELECT、UPDATE、INSERT权限GRANTSELECT，UPDATE，INSERTONTABLEStudentTOR1；国脉信息学院数据库系统概论数据库角色（续）3.将这个角色授予王平，张明，赵玲。使他们具有将这个角色授予王平，张明，赵玲。使他们具有角色角色R1所包含的全部权限所包含的全部权限 GRANT R1 TO 王平，张明，赵

28、玲；王平，张明，赵玲；4.可以一次性通过可以一次性通过R1来回收王平的这来回收王平的这3个权限个权限 REVOKE R1 FROM 王平；王平；国脉信息学院数据库系统概论数据库角色（续）例例12角色的权限修改角色的权限修改 GRANT DELETE ON TABLE Student TO R1国脉信息学院数据库系统概论数据库角色（续）例13REVOKESELECTONTABLEStudentFROMR1；国脉信息学院数据库系统概论4.2数据库安全性控制4.2.1 用户标识与鉴别用户标识与鉴别4.2.2 存取控制存取控制4.2.3 自主存取控制方法自主存取控制方法4.2.4 授权与回收授权与回收

29、4.2.5 数据库角色数据库角色4.2.6 强制存取控制方法强制存取控制方法国脉信息学院数据库系统概论自主存取控制缺点l可能存在数据的“无意泄露”l原因：这种机制仅仅通过对数据的存取权限来进行安全控制，而数据本身并无安全性标记l解决：对系统控制下的所有主客体实施强制存取控制策略国脉信息学院数据库系统概论4.2.6强制存取控制方法l强制存取控制（强制存取控制（MAC)保证更高程度的安全性保证更高程度的安全性用户能不能直接感知或进行控制用户能不能直接感知或进行控制适用于对数据有严格而固定密级分类的部门适用于对数据有严格而固定密级分类的部门 军事部门军事部门 政府部门政府部门国脉信息学院数据库系统概

30、论强制存取控制方法（续）l主体是系统中的活动实体DBMS所管理的实际用户代表用户的各进程l客体是系统中的被动实体，是受主体操纵的文件基表索引视图国脉信息学院数据库系统概论强制存取控制方法（续）l敏感度标记（Label）绝密（TopSecret）机密（Secret）可信（Confidential）公开（Public）l主体的敏感度标记称为许可证级别（ClearanceLevel）l客体的敏感度标记称为密级（ClassificationLevel）国脉信息学院数据库系统概论强制存取控制方法（续）l强制存取控制规则(1)仅当主体的许可证级别大于或等于客体的密级时，该主体才能读取相应的客体(2)仅当主

31、体的许可证级别等于客体的密级时，该主体才能写相应的客体l修正规则主体的许可证级别=客体的密级主体能写客体国脉信息学院数据库系统概论强制存取控制方法（续）l规则的共同点禁止了拥有高许可证级别的主体更新低密级的数据对象国脉信息学院数据库系统概论MAC与DAClDAC与与MAC共同构成共同构成DBMS的安全机制的安全机制l实现实现MAC时要首先实现时要首先实现DAC原因：较高安全性级别提供的安全保护要包含较低级原因：较高安全性级别提供的安全保护要包含较低级别的所有保护别的所有保护国脉信息学院数据库系统概论强制存取控制方法（续）DAC+MAC安全检查示意图SQL语法分析&语义检查DAC检查安全检查MA

32、C检查继续v先进行DAC检查，通过DAC检查的数据对象再由系统进行MAC检查，只有通过MAC检查的数据对象方可存取。国脉信息学院数据库系统概论第四章数据库安全性4.1 计算机安全性概述计算机安全性概述4.2 数据库安全性控制数据库安全性控制4.3 视图机制视图机制4.4 审计（审计（Audit）4.5 数据加密数据加密4.6 统计数据库安全性统计数据库安全性4.7 小结小结国脉信息学院数据库系统概论4.3视图机制l把要保密的数据对无权存取这些数据的用户隐藏起来，对数据提供一定程度的安全保护主要功能是提供数据独立性，无法完全满足要求间接实现了支持存取谓词的用户权限定义国脉信息学院数据库系统概论视

33、图机制（续）例14建立计算机系学生的视图，把对该视图的SELECT权限授于王平，把该视图上的所有操作权限授于张明先建立计算机系学生的视图CS_StudentCREATEVIEWCS_StudentASSELECT*FROMStudentWHERESdept=CS；国脉信息学院数据库系统概论视图机制（续）在视图上进一步定义存取权限GRANTSELECTONCS_StudentTO王平；GRANTALLPRIVILIGESONCS_StudentTO张明；国脉信息学院数据库系统概论4.2数据库安全性控制4.1 计算机安全性概述计算机安全性概述4.2 数据库安全性控制数据库安全性控制4.3 视图机制

34、视图机制4.4 审计（审计（Audit）4.5 数据加密数据加密4.6 统计数据库安全性统计数据库安全性4.7 小结小结国脉信息学院数据库系统概论4.4审计l什么是审计审计日志（AuditLog）将用户对数据库的所有操作记录在上面DBA利用审计日志找出非法存取数据的人、时间和内容C2以上安全级别的DBMS必须具有国脉信息学院数据库系统概论审计（续）l审计分为用户级审计针对自己创建的数据库表或视图进行审计记录所有用户对这些表或视图的一切成功和（或）不成功的访问要求以及各种类型的SQL操作系统级审计DBA设置监测成功或失败的登录要求监测GRANT和REVOKE操作以及其他数据库级权限下的操作国脉信

35、息学院数据库系统概论审计（续）lAUDIT语句：设置审计功能lNOAUDIT语句：取消审计功能国脉信息学院数据库系统概论审计（续）例15对修改SC表结构或修改SC表数据的操作进行审计AUDITALTER，UPDATEONSC；例16取消对SC表的一切审计NOAUDITALTER，UPDATEONSC；国脉信息学院数据库系统概论第四章数据库安全性4.1 计算机安全性概述计算机安全性概述4.2 数据库安全性控制数据库安全性控制4.3 视图机制视图机制4.4 审计（审计（Audit）4.5 数据加密数据加密4.6 统计数据库安全性统计数据库安全性4.7 小结小结国脉信息学院数据库系统概论4.7小结l数据的共享日益加强，数据的安全保密越来越重要lDBMS是管理数据的核心，因而其自身必须具有一整套完整而有效的安全性机制lTCSEC和CC国脉信息学院数据库系统概论小结（续）l实现数据库系统安全性的技术和方法存取控制技术视图技术审计技术l自主存取控制功能通过SQL的GRANT语句和REVOKE语句实现l角色使用角色来管理数据库权限可以简化授权过程CREATEROLE语句创建角色GRANT语句给角色授权国脉信息学院数据库系统概论